DE20120251U1

DE20120251U1 - ball joint

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Publication number: DE20120251U1
Application number: DE20120251U
Authority: DE
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2011-12-13
Also published as: EP1681478B1; WO2003054400A1; JP2005515366A; EP1760337A3; EP1760337A2; EP1681478A3; EP1454073A1; DE50209386D1; EP1454073B1; AU2002361043A1; DE50213250D1; EP1681478A2; PL362769A1

Description

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12. Dezember 200112 December 2001

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Unser Zeichen: T 9916 DEOur reference: T 9916 DE

KugelgelenkBall joint

5 Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Kugelzapfen, einem von5 The invention relates to a ball joint with a ball stud, a

einer Wandung begrenzten Aufnahmeraum für den Kugelzapfen und einem Anschlußbauteil aus Blech, wobei die Wandung des Aufnahmeraumes einstückig mit dem Anschlußbauteil ausgeführt ist.a receiving space for the ball stud delimited by a wall and a connecting component made of sheet metal, whereby the wall of the receiving space is made in one piece with the connecting component.

Ein solches Kugelgelenk ist aus der japanischen Patentanmeldung mit derSuch a ball joint is known from the Japanese patent application with the

10 Offenlegungsnummer 10-37944 (Anmeldenummer 08214384) bekannt. Das Anschlußbauteil ist hier ein tragendes Bauteil einer Fahrzeugäüfhängung, beisDielsweise ein Querlenker, und die Wandung des Aufnahmeraumes ist dadurch gebildet, daß das Anschlußbauteil napfartig umgebogen ist. Der vom Boden des Napfes abgewandte Rand der Wandung des Aufhahmeraumes wird10 Disclosure number 10-37944 (application number 08214384). The connecting component is a load-bearing component of a vehicle suspension, for example a wishbone, and the wall of the receiving space is formed by the connecting component being bent over in a bowl-like manner. The edge of the wall of the receiving space facing away from the bottom of the bowl is

15 radial nach innen umgebogen, nachdem in den Aufhahmeraum eine Lagerschale sowie der Kugelzapfen eingesetzt sind. Der Kugelzapfen ist dann fest in dem Aufnahmeraum gehalten.15 bent radially inwards after a bearing shell and the ball stud have been inserted into the receiving space. The ball stud is then held firmly in the receiving space.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine größere Variabilität möglich 20; ist. ■-■■■'■·:...■ ■ ' . ' ■ · ■ ■: &lgr; -' ; . , , . - The object of the invention is to further develop a ball joint of the type mentioned at the beginning in such a way that greater variability is possible . 20; ■-■■■'■·:...■ ■ ' . ' ■ · ■ ■: &lgr;-'; . , , . -

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung bei einem Kugelgelenk der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Aumahmeraum allgemein zylindrisch und in axialer Richtung beidseitig offen ist. Diese Gestaltung ermöglicht, den Kugelzapfen sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung aus der Aufnahme herausragen zu lassen. Auch ist es möglich, sehr unterschiedliche Deckel oder Lagerschalen im Inneren des Aufnahmeraumes anzuordnen. Schließlich ergeben sich Vorteile bei der Montage des Kugelzapfens im Aufnahmeraum. Im Stand der Technik ist die Wandung des Aufnahmeraumes an der offenen Seite, also an der vom Boden des Aufnahmeraumes abgewandten Seite, doppellagig ausgeführt. Nach dem Einsetzen des Kugelzapfens in die Aufnahme muß notwendigerweise der doppellagige Teil der Wandung radial nach innen umgebogen werden, um den Aufnahmeraum so weit zu verschließen, daß der Kugelzapfen fest im Aufnahmeraum aufgenommen ist. Das Verformen der doppellagigen Wandung ist jedoch ein vergleichsweise schwer zu beherrschender Vorgang, da die im Inneren des Aufnahmeraumes angeordnete Lagerschale beim Umbiegen der Wandung nicht zerquetscht werden darf. Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk kann dagegen das doppellagige Ende des Aufnahmeraumes geeignet verformt werden, bevor der Kugelzapfen und die Lagerschale eingesetzt werden. Dann kann der Kugelzapfen von dem anderen, offenen Ende des Aurhahmeraumes montiert werden, und abschließend kann das einlagig ausgeführte Ende des Aufnahmeraumes verschlossen werden.For this purpose, according to the invention, in a ball joint of the type mentioned at the beginning, the receiving space is generally cylindrical and open on both sides in the axial direction. This design makes it possible to allow the ball pin to protrude from the receptacle in both directions. It is also possible to arrange very different covers or bearing shells inside the receiving space. Finally, there are advantages when assembling the ball pin in the receiving space. In the prior art, the wall of the receiving space is double-layered on the open side, i.e. on the side facing away from the bottom of the receiving space. After inserting the ball pin into the receptacle, the double-layered part of the wall must necessarily be bent radially inwards in order to close the receiving space to such an extent that the ball pin is firmly received in the receiving space. However, deforming the double-layered wall is a comparatively difficult process to control, since the bearing shell arranged inside the receiving space must not be crushed when the wall is bent. In the ball joint according to the invention, however, the double-layered end of the receiving space can be suitably deformed before the ball stud and the bearing shell are inserted. The ball stud can then be mounted from the other, open end of the receiving space, and finally the single-layered end of the receiving space can be closed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausfuhrungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:The invention is described below using various embodiments which are shown in the accompanying drawings, in which:

- Figur 1 ein Anschlußbauteil mit Aufhahmeraum für den Kugelzapfen in einem ersten Zwischenschritt während der Herstellung;- Figure 1 shows a connecting component with a receiving space for the ball stud in a first intermediate step during production;

- Figur 2 das Anschlußbauteil von Figur 1 in einem weiteren Zwischenschritt;- Figure 2 shows the connecting component of Figure 1 in a further intermediate step;

-Figur 3 in einer Schnittansicht eine erste Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks, wobei rechts und links der Mittellinie unterschiedliche Varianten gezeigt sind;-Figure 3 shows a sectional view of a first embodiment of a ball joint according to the invention, with different variants being shown to the right and left of the center line;

-Figur4 in einer Schnittansicht eine zweite Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks, wobei rechts und links der Mittellinie unterschiedliche Varianten gezeigt sind;-Figure 4 shows a sectional view of a second embodiment of a ball joint according to the invention, with different variants being shown to the right and left of the center line;

-Figur5 in einer Schnittansicht eine dritte Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks; und-Figure 5 shows a sectional view of a third embodiment of a ball joint according to the invention; and

-Figur6 in einer Schnittansicht eine vierte Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks.-Figure 6 shows a sectional view of a fourth embodiment of a ball joint according to the invention.

In Figur 1 ist ein Anschlußbauteil 10 gezeigt, das aus Blech besteht und beispielsweise ein Querlenker eines Radaufhängungssystems für ein Kraftfahrzeug ist. Am Anschlußbauteil 10 soll ein Kugelgelenk vorgesehen sein, das im wesentlichen aus einem Kugelzapfen 12 (siehe Figur 3) mit einem Anschlußbolzen 14 und einem Kugelkopf 16 besteht, der in einem Aufhahrneraum 18 angeordnet ist. Der Aufhahmeraum ist begrenzt von einer Wandung 20, die einstückig mit dem Anschlußbauteil 10 ausgebildet ist. Zu diesem Zweck wird an der Stelle des Anschlußbauteils, an dem das Kugelgelenk anzuordnen ist, zunächst das Material des Anschlußbauteils 10 durch einen Stülpprozeß in eine topf- oder napfahnliche Struktur umgeformt, die sich zu beiden Seiten der Blechebene erstreckt. Dann wird der Boden des so entstandenen Topfes ausgestanzt, so daß eine rohrförmige Wandung 20 erhalten wird. Dieser Zustand ist in Figur 1 gezeigt. Die Wandung 20 definiert den Aufhahmeraum 18, der somit an beiden axialen Enden offen ist. Die Wandung 20 ist in dem Bereich, der oberhalb der vom Blech des Anschlußbauteils 10 definierten Ebene liegt, zweilagig ausgeführt, während der unterhalb dieser Ebene liegende Abschnitt der Wandung 20 einlagig ausgeführt ist.Figure 1 shows a connecting component 10 which is made of sheet metal and is, for example, a wishbone of a wheel suspension system for a motor vehicle. A ball joint is to be provided on the connecting component 10, which essentially consists of a ball pin 12 (see Figure 3) with a connecting bolt 14 and a ball head 16 which is arranged in a receiving space 18. The receiving space is delimited by a wall 20 which is formed in one piece with the connecting component 10. For this purpose, at the point on the connecting component where the ball joint is to be arranged, the material of the connecting component 10 is first formed by a slip-on process into a pot-like or bowl-like structure which extends on both sides of the sheet metal plane. The bottom of the pot thus created is then punched out so that a tubular wall 20 is obtained. This state is shown in Figure 1. The wall 20 defines the receiving space 18, which is thus open at both axial ends. The wall 20 is designed in two layers in the area that lies above the plane defined by the sheet metal of the connecting component 10, while the section of the wall 20 that lies below this plane is designed in one layer.

-A--A-

Nach dem Ausstanzen des Bodens wird das axiale Ende der Wandung 20, an dem diese zweilagig ausgebildet ist, radial einwärts verformt, so daß die in Figur 2 gezeigte Gestalt der Wandung 20 erhalten wird. Die Wandung kann vergleichsweise problemlos verformt werden, da ein geeigneter Gegenhalter in das Innere des Aufnahmeraumes 18 eingebracht werden kann. Am entgegengesetzten axialen Ende der Wandung 20, also am einlagig ausgeführten Ende, wird die Wandung so verformt, daß ein radialer, umlaufender Absatz 21 gebildet ist. Dieser ist bei der in Figur 3 links der Mittellinie gezeigten Variante als vorstehender Kragen ausgebildet, während er bei der rechts der Mittellinie gezeigten Variante an der Rückseite eines Wulstes gebildet ist. Zusätzlich ist auf der Innenseite des Wulstes eine umlaufende Nut 22 vorgesehen.After the base has been punched out, the axial end of the wall 20, where it is designed in two layers, is deformed radially inwards so that the shape of the wall 20 shown in Figure 2 is obtained. The wall can be deformed relatively easily since a suitable counterholder can be introduced into the interior of the receiving space 18. At the opposite axial end of the wall 20, i.e. at the end with a single layer, the wall is deformed so that a radial, circumferential shoulder 21 is formed. In the variant shown to the left of the center line in Figure 3, this is designed as a protruding collar, while in the variant shown to the right of the center line it is formed on the back of a bead. In addition, a circumferential groove 22 is provided on the inside of the bead.

Anschließend wird auf dem Kugelkopf 16 des Kugelzapfens 12 eine Lagerschale 24 montiert, und der Kugelzapfen 12 wird zusammen mit der Lagerschale 24 in den Aufnahmeraum 18 eingesetzt. Die Lagerschale 24 ist an ihrem vom Anschlußbolzen 14 abgewandten Ende mit einem radial vorstehenden Kragen 26 versehen, der bei der in Figur 3 links der Mittellinie gezeigten Variante auf der Stirnseite der Wandung 20 anliegt, während er bei der rechts der Mittellinie gezeigten Variante in die Nut 22 eingreift. Bei beiden Varianten ist die Lagerschale 24 auf diese Weise in axialer Richtung fixiert. Abschließend wird ein Deckel 28 angebracht, der den Aufnahmeraum 18 verschließt, wobei zwischen dem Deckel 28 und der Lagerschale 24 noch eine Druckfeder 30 eingesetzt wird. Der Deckel 28 wird bei der in Figur 3 rechts der Mittellinie gezeigten Variante an der Wandung 20 dadurch befestigt, daß er hinter dem Absatz 21 verstemmt wird. Bei der in Figur 3 links der Mittellinie gezeigten Variante wird der Deckel 28 mit der Wandung verschweißt.A bearing shell 24 is then mounted on the ball head 16 of the ball stud 12, and the ball stud 12 is inserted into the receiving space 18 together with the bearing shell 24. The bearing shell 24 is provided with a radially projecting collar 26 at its end facing away from the connecting bolt 14, which in the variant shown to the left of the center line in Figure 3 rests on the front side of the wall 20, while in the variant shown to the right of the center line it engages in the groove 22. In both variants, the bearing shell 24 is fixed in the axial direction in this way. Finally, a cover 28 is attached, which closes the receiving space 18, with a compression spring 30 being inserted between the cover 28 and the bearing shell 24. In the variant shown to the right of the center line in Figure 3, the cover 28 is fastened to the wall 20 by caulking it behind the shoulder 21. In the variant shown in Figure 3 to the left of the center line, the cover 28 is welded to the wall.

In Figur 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Kugelgelenks gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.Figure 4 shows a second embodiment of a ball joint. The same reference numerals are used for the components known from the first embodiment and reference is made to the above explanations.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausfuhrungsform der Kugelzapfen 12 so eingesetzt, daß der Anschlußbolzen 14In contrast to the first embodiment, in the second embodiment the ball pin 12 is inserted so that the connecting bolt 14

durch das einlagig ausgeführte Ende der Wandung 20 hervorsteht. Dieses Ende ist geeignet nach innen gebogen, so daß der Kugelkopf 16 sicher im Aufnahmeraum 18 gehalten ist. Bei der links der Mittellinie gezeigten Variante ist das freie Ende der Wandung 20 mit einer Schürze 32 versehen, die radial nach außen abgebogen ist. An der Schürze 32 kann ein Dichtungsbalg befestigt werden.protrudes through the single-layered end of the wall 20. This end is suitably bent inwards so that the ball head 16 is securely held in the receiving space 18. In the variant shown to the left of the center line, the free end of the wall 20 is provided with an apron 32 which is bent radially outwards. A sealing bellows can be attached to the apron 32.

Am anderen axialen Ende der Wandung 20 ist bei der zweiten Ausführungsform ein innenliegender Absatz 34 vorgesehen, an dem der Kragen 26 des Deckels 28 anliegt (siehe die Darstellung rechts der Mittellinie). Nach dem Einsetzen des Deckels 28 wird das axiale Ende der doppellagigen Wandung 20 umgeformt, so daß der Kragen 26 des Deckels 28 nach Art einer Bördelung fest eingeklemmt wird (siehe die Darstellung links der · Mittellinie). Das Kugelgelenk ist nun vollständig verschlossen.At the other axial end of the wall 20, in the second embodiment, an internal shoulder 34 is provided, against which the collar 26 of the cover 28 rests (see the illustration to the right of the center line). After the cover 28 has been inserted, the axial end of the double-layer wall 20 is reshaped so that the collar 26 of the cover 28 is firmly clamped in the manner of a flange (see the illustration to the left of the center line). The ball joint is now completely closed.

In Figur 5 ist eine dritte Ausführungsform des Kugelgelenks gezeigt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist hier die Wandung 20 nur als vergleichsweise schmaler Ring ausgeführt, der in axialer Richtung nicht über den Kugelkopf 16 hinausragt. Auf der Seite der Wandung, die zweilagig ausgeführt ist, ist ein Deckel 28 aufgeschweißt. Auf der anderen Seite der Wandung 20, also an dem Ende, das einlagig ausgeführt ist, ist ein Verstärkungsring 36 angeschweißt. Dieser verhindert auch bei geringer Wandstärke der Wandung 20, daß diese auch bei hohen Belastungen nicht an den axialen Enden des Aufnahmeraumes 18 aufgebogen werden kann und der Kugelzapfen 12 sicher im Aufnahmeräum 18 gehalten ist. Zusätzlich kann der Verstärkungsring 36 zur sicheren Festlegung eines Dichtungsbalges am Kugelgelenk dienen.Figure 5 shows a third embodiment of the ball joint. In contrast to the first embodiment, the wall 20 is only designed as a comparatively narrow ring that does not protrude beyond the ball head 16 in the axial direction. A cover 28 is welded onto the side of the wall that is designed in two layers. A reinforcing ring 36 is welded onto the other side of the wall 20, i.e. at the end that is designed in one layer. This prevents the wall 20 from being bent open at the axial ends of the receiving space 18 even under high loads, even if the wall thickness is small, and the ball pin 12 is held securely in the receiving space 18. In addition, the reinforcing ring 36 can be used to securely attach a sealing bellows to the ball joint.

In Figur 6 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Diese entspricht hinsichtlich des axialen Endes des Aufnahmeraumes 18, an dem die Wandung 20 zweilagig ausgeführt ist, der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform. Am entgegengesetzten Ende ist die Wandung 20 mit einem radial nach innen vorspringenden Rand 38 versehen, an dem die Lagerschale 24 anliegt. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Wandung 20 nur gering-A third embodiment is shown in Figure 6. This corresponds to the embodiment shown in Figure 4 with regard to the axial end of the receiving space 18, where the wall 20 is designed in two layers. At the opposite end, the wall 20 is provided with a radially inwardly projecting edge 38, against which the bearing shell 24 rests. This embodiment is characterized in that the wall 20 is only slightly

förmig verformt werden muß, wobei dies durch Rollen, Drücken oder Bördeln geschehen kann, und zwar an beiden axialen Enden des Aufiiahmeraumes 18.must be deformed into a shape, which can be done by rolling, pressing or flanging, at both axial ends of the receiving space 18.

Claims

1. Ball joint with a ball pin ( 12 ), a receiving space ( 18 ) for the ball pin ( 12 ) delimited by a wall ( 20 ) and a connecting component ( 10 ) made of sheet metal, the wall ( 20 ) of the receiving space being designed as one piece with the connecting component ( 10 ), characterized in that the receiving space ( 18 ) is generally cylindrical and open on both sides in the axial direction.

2. Ball joint according to claim 1, characterized in that the wall ( 20 ) is designed in two layers in sections.

3. Ball joint according to claim 2, characterized in that the wall ( 20 ) is obtained by plastic deformation such that a cup is formed, and subsequent punching out of the bottom of the cup.

4. Ball joint according to claim 2 or claim 3, characterized in that the ball pin ( 12 ) has a connecting bolt ( 14 ) and the connecting bolt projects outwards through the end of the receiving space ( 18 ) at which the wall ( 20 ) of the receiving space is designed in two layers.

5. Ball joint according to claim 2 or claim 3, characterized in that the ball pin ( 12 ) has a connecting bolt ( 14 ) and the connecting bolt projects outwards through the end of the receiving space ( 18 ) at which the wall ( 20 ) of the receiving space is designed in a single layer.

6. Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the wall ( 20 ) of the receiving space ( 18 ) is bent radially inward at one axial end, so that the ball pin ( 12 ) is held in the receiving space.

7. Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the wall ( 20 ) of the receiving space ( 18 ) is also bent radially inward at the second axial end, so that the ball pin ( 12 ) is held in the receiving space ( 18 ).

8. Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the wall ( 20 ) of the receiving space ( 18 ) is provided at one axial end with a shoulder ( 34 ; 38 ) against which a holding element ( 28 ) for the ball pin rests.

9. Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the wall ( 20 ) of the receiving space ( 18 ) is flanged at one axial end so that a holding element is fastened to the wall of the receiving space.

10. Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that a cover ( 28 ) is provided which surrounds an axial end of the wall ( 20 ) of the receiving space.

11. Ball joint according to claim 10, characterized in that the cover ( 28 ) is caulked or welded to the wall of the receiving space.

12. Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that a ring ( 36 ) is provided which surrounds the wall ( 20 ) of the receiving space at one axial end.

13. Ball joint according to claim 12, characterized in that the ring ( 36 ) is welded to the wall ( 20 ) of the receiving space.